Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016)
4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT 11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación
Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016
Memorias
Procesos geológicos del campo geotérmico Acoculco, Puebla, México.
Josué Gildardo Gutiérrez Gama
Unidad Académica de Ciencias de la Tierra, UAGro
Programa Academia Mexicana de Ciencias
Área 1. Física, Matemáticas y Ciencias de la Tierra
Dr. Eduardo González Partida
Profesor investigador del Centro de Geociencias, UNAM Querétaro
Resumen
Se entiende por energía geotérmica aquella que puede ser extraída por el hombre mediante el
aprovechamiento del calor del interior de la Tierra y que puede ser transformada en energía
eléctrica o en calor para uso humano o procesos industriales y agrícolas (IDAE, 2008). Para que
un campo geotérmico exista debe haber tres condiciones fundamentales: una fuente de calor, una
roca permeable e impermeable o roca sello y un reservorio o acuífero que permita la circulación
del fluido, con la ausencia de cualquiera de ellas no se podrían dar las condiciones necesarias para
su existencia. La energía geotérmica ofrece un flujo constante de producción de energía a lo largo
del año, ya que no depende de variaciones estacionales como lluvias, viento, sol, etc., como es el
caso de otras fuentes de energías renovables, por lo cual se le considera una energía sostenible. Tal
es el probable caso, en un futuro, del área de estudio. La zona de Acoculco se localiza entre los
límites de los estados de Puebla e Hidalgo, en el municipio de Chignahuapan, Puebla. Desde el
punto de vista fisiográfico, está ubicada en la porción oriental de la Faja Volcánica Mexicana. Al
inicio del proyecto consultamos distinta bibliografía para conocer los antecedentes del lugar y con
ello poder elaborar distintos mapas, editar imágenes y obtener material adecuado para el transcurso
del mismo. Mediante la petrografía del Pozo EAC-1 conocimos los tipos de rocas presentes en la
zona, así como parte de su litología. Durante la práctica de campo corroboramos algunas de las
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alteraciones, estructuras principales y geomorfología que nos indicaba la literatura. Derivado del
trabajo que se hizo en el taller de molienda obtuvimos muestras trituradas granulométricamente
muy finas para dar el siguiente paso con los estudios de fluorescencia de rayos X con ayuda de la
pistola Niton de Thermo Scientific. Si se examina el ciclo de vida completo de la energía
geotérmica, los impactos medio ambientales son destacadamente menores que los existentes en las
centrales térmicas de combustibles fósiles y nucleares. Se trata de una energía autóctona, limpia,
segura, de producción ininterrumpida y que utiliza un espacio reducido de terreno, permitiendo el
aporte de electricidad a comunidades situadas en sitios remotos e inaccesibles. En términos de
sustitución, se estima que la energía almacenada en 1 km de roca caliente a 250°C equivale a 40
millones de barriles de petróleo. Según la Geothermal Energy Association de EE UU, los empleos
generados por la energía geotérmica son generalmente estables, de larga duración, muy
diversificados y de alta calidad.
Palabras Clave: Geotermia, Acoculco, Alteraciones, Cartografía, Geología.
Introducción
El complejo Volcánico de Tulancingo-Acoculco se localiza en el centro-oriente de México,
al SE de Tulancingo en los límites de los estados de Hidalgo y Puebla. Forma parte de la Faja
Volcánica Mexicana (FVTM), constituye un arco volcánico continental relacionado con la
subducción de las placas de Cocos y Rivera bajo la placa de Norteamérica a lo largo de la trinchera
Mesoamericana (López-Hernández, 2009). La actividad volcánica del complejo ocurrió en cuatro
etapas principales. La más antigua corresponde al vulcanismo de Pachuca-Apan-Cerro Grande, la
segunda se relaciona con la caldera de Tulancingo, la tercera se asocia a la caldera de Acoculco y
una cuarta etapa incluye el vulcanismo periférico de tipo máfico (López-Hernández, 2009). Para
este proyecto solo se tomará en cuenta la tercera etapa relacionada a la caldera de Acoculco. El
área de Acoculco se localiza entre los límites de los estados de Puebla e Hidalgo, en el municipio
de Chignahuapan, Puebla, a 85 kilómetros al noroeste de la ciudad de Puebla y a 65 kilómetros al
sureste de la ciudad de Pachuca, Hidalgo. Su elevación está entre los 2800 y 2900 msnm. Se tiene
acceso a ella por las carreteras federales 199 y 132, a partir de las cuales se siguen diversas
carreteras de terracería. (Fig. 1). Desde el punto de vista fisiográfico, está ubicada en la porción
oriental de la Faja Volcánica Mexicana, muy cerca de los límites con la Sierra Madre Oriental
(Hiriart Le Bert, 2011).
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Viggiano-Guerra et. al., (2011) publica que la zona exhibe dos áreas alteradas
hidrotermalmente con descargas ácido-sulfatadas frías asociadas a una red estructural compleja
con orientaciones NW-SE con un espesor de 2000 m de rocas volcánicas del Cuaternario-Terciario,
calizas metamorfizadas del Cretácico e incluso granitos del Cretácico. Las áreas son: Los Azufres-
El Potrero Colorado y La Alcaparroza. (Rocha-López et al., 2006). La Comisión Federal de
Electricidad (CFE) durante un estudio de reconocimiento regional identificó a esta zona como un
sitio de interés geotérmico por su asociación con un centro volcánico de gran talla (Romero y
Hernández, 1981) perforando dos pozos exploratorios: en 1995 el EAC-1 a 1810 m de profundidad,
donde los registros mostraron temperaturas superiores a los 300°C, confirmando con ello la
presencia de una fuente de calor asociada al episodio magmático más reciente de la zona (Gama,
et al., 1995) y en 2008 el EAC-2 a 1900 m de profundidad (Viggiano-Guerra et. al., 2011).
De la Cruz y Castillo-Hernández, (1986) mencionan que en los márgenes del complejo
Tulancingo-Acoculco, varias decenas de kilómetros al SE, en Chignahuapan, Quetzalapa y
Jicolapa, se localizan manantiales termales de temperatura moderada, posiblemente relacionados
con el sistema hidrotermal de Acoculco. De manera sintética se puede establecer que la zona
geotérmica de Acoculco se encuentra en su etapa hidrotermal senil. (Viggiano-Guerra, J.C., et. al.,
2011).
El objetivo principal de este trabajo consiste en comprender los procesos geológicos
ocurridos en la zona y relacionarlos con lo visto durante la práctica de campo.
Fig. 1. Mapa de ubicación del área de estudio. Modificado de INEGI E14-B13
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Materiales y Métodos
Al principio del proyecto se consultaron diversos materiales bibliográficos del área de
estudio con el objetivo de familiarizarnos con la zona y así tener una idea más clara de los eventos
ocurridos en los alrededores y dentro del área de estudio, resaltando lo siguiente: “la actividad
volcánica de la zona ocurrió en cuatro etapas principales, la tercera etapa asociada a la caldera de
Acoculco fue la mejor documentada debido a que la mayor parte de los productos se encuentran
expuestos en superficie, por lo que fue posible establecer relaciones estratigráficas y obtener
muestras para su fechamiento. A grandes rasgos, la actividad volcánica en su tercera etapa se puede
sub-agrupar en cuatro eventos volcánicos principales: el primero, relacionado con el vulcanismo
previo al colapso caldérico, el segundo, asociado con la generación del colapso, el tercero, ligado
a la actividad volcánica poscaldérica y el cuarto y más reciente relacionado con la reactivación de
la falla del borde caldérico con el emplazamiento de conos monogenéticos (López-Hernández,
2009).
Primer evento de Acoculco. Actividad volcánica pre-caldérica (1.7-1.6 Ma)
El vulcanismo de Acoculco se inició después de un hiatus volcánico de 0.9 Ma que ocurrió
sólo dentro de la caldera de Tulancingo mientras que en las inmediaciones se emplazaban volcanes
monogenéticos. Se inició con actividad efusiva que dio origen a la acumulación de cuatro unidades
de diferente composición química. En el N se extravasaron las lavas más antiguas de composición
andesítica-basáltica conocidas como Los Laureles. En el centro y E, sobre la unidad anterior se
acumularon las lavas dacíticas de Cruz Colorada (1.6 Ma). En el S fluyeron las lavas basálticas de
Cuautelolulco que formaron una extensa mesa hace 1.6 Ma, y al W se emplazaron los primeros
domos riolíticos a los 1.7 Ma (Fig. 2).
Segundo evento de Acoculco. Colapso caldérico (1.4 - 1.26 Ma)
En general, se aprecia en campo que las unidades inferiores contienen mayores cantidades
de líticos de andesita que disminuyen hacia la cima, incrementándose los líticos de riolita y de
vitrófidos, lo mismo que el contenido de pómez dentro de los depósitos de flujo piroclástico se
observaron lentes de líticos, posiblemente formados por segregación y turbulencia durante el flujo
(Fig. 3).
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Tercer evento de Acoculco. Actividad post-caldérica (1.3 – 0.8 Ma)
Durante la sedimentación lacustre y como resultados de un reajuste de la presión en la
cámara magmática se produjo una ligera resurgencia que tuvo su centro al W del poblado de
Acoculco. En este sitio debido al empuje vertical se generó un esfuerzo de tensión que formó un
conjunto de fallas normales escalonadas de dirección E-W que dieron lugar a un graben apical (Fig.
4). Como resultado de este fenómeno, los sedimentos lacustres se bascularon y deformaron. La
inclinación de estos depósitos con diferentes orientaciones muestra que el levantamiento no se
concentró en un solo sitio.
Evento terminal de Acoculco
Después de un lapso de 0.5 Ma de inactividad, el ciclo volcánico de la caldera concluye con
el emplazamiento de un cono monogenético en el NW, conocido como La Paila NW, de
composición andesita basáltica a los 0.24 Ma (Fig. 5). Actualmente, esta caldera se encuentra en la
etapa hidrotermal que constituye la fase terminal del ciclo volcánico. Este fenómeno ha originado
la depositación de minerales secundarios, disminuyendo la permeabilidad y dando lugar al
autosellamiento del sistema hidrotermal. Esto impide la formación de manifestaciones termales
superficiales y en su lugar sólo se liberan a la atmosfera gases fríos de origen magmático que logran
ascender a través de fisuras muy reducidas, perdiendo casi toda su temperatura (López-Hernández,
2009).
Fig. 2. Actividad volcánica pre-caldérica. Fig. 3. Colapso caldérico.
Tomada de López-Hernández, 2009. Tomada de López-Hernández, 2009.
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Por otra parte, con software del tipo SIG como ArcGis 10.3, Surfer 10, Google Earth y
dibujadores como adobe illustrator CC 2014 se prosiguió a la elaboración de mapas de ubicación,
edición de imágenes y se modificaron mapas geológicos preexistentes para su corroboración en
campo. Dentro del laboratorio de Microscopía Electrónica se tomaron fotografías de secciones
delgadas de toda la columna del pozo EAC-1 con ayuda de un microscopio petrográfico Olympus
BX50 de luz transmitida para posteriormente realizar su análisis petrográfico dentro del taller de
laminación utilizando el microscopio petrográfico modelo Leica DMLP el cual cuenta con la
capacidad de usar luz de transmisión, así como de reflexión para hacer análisis de minerales opacos.
Del 31 de julio al 6 de agosto se llevó a cabo una práctica de campo en el área antes mencionada
pernoctando en puntos estratégicos con el objetivo fundamental de hacer un muestreo de distintas
alteraciones mencionadas en la literatura, muestreo de estructuras primarias, así como la cartografía
a detalle de la laguna “Cruz Colorada” y el reconocimiento del área para futuras visitas. Dentro del
taller de separación de minerales y molienda utilizamos una prensa hidráulica de alta precisión con
capacidad de 20 toneladas marca montequipo con el fin de triturar las muestras recolectadas para
posteriormente y con ayuda de tamices de laboratorio para análisis granulométrico marca Laval
Lab con mallas del #80 obtener una arena muy fina. Cabe mencionar que el tamizaje es un método
para el análisis granulométrico universalmente utilizado para el control de calidad en prácticamente
todos los sectores industriales tales como la química, la minería y la metalúrgia, la industria
alimentaria, los cosméticos, la industria farmacéutica y otros laboratorios de granulometría.
Fig. 4. Fallas generadas como consecuencia Fig. 5. Actividad post-caldérica. Tomada de
del colapso caldérico de Acoculco. López-Hernández, 2009.
Tomada de López-Hernández, 2009.
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Finalmente, dentro del laboratorio de yacimientos minerales se realizaron diversos disparos de
fluorescencia de rayos X con el equipo Niton de Thermo Scientific a cada una de las muestras
preparadas, cada disparo tuvo una duración de 280 segundos. Los analizadores Niton FRX de
Thermo Scientific se destacan proporcionando información solida rápidamente para delinear el área
donde está el mineral y las fronteras donde se encuentra el desperdicio, incluyendo el análisis
cuantitativo de concentraciones elementales que se requiere para tomar decisiones confiables
durante cada etapa del proyecto.
Resultados
Mediante el uso y buen entendimiento de distintos softwares del tipo SIG así como
dibujadores pudimos obtener diversos tipos de imágenes y mapas, resaltando el mapa de ubicación
(Fig. 1.) y el mapa geológico del área de estudio (Fig. 6.) el cual modificamos debido a que los
mapas preexistentes no eran lo suficientemente claros respecto a sus coordenadas y litologías
marcadas.
Mediante el mapa geológico podemos observar que la mayor parte de las rocas
constituyentes son productos de actividad volcánica, así como también podemos observar las
principales estructuras volcánicas denominadas “caldera de Tulancingo” y “caldera de Acoculco”
todo ello controlado por un sistema de fallas con orientaciones NE-SW, como lo confirma García-
Palomo et al., (2002).
De acuerdo con la petrografía realizada al pozo EAC-1 mediante secciones delgadas
podemos corroborar la columna propuesta por López-Hernández, (2009). (Tabla 1).
Fig. 6. Mapa geológico del área de estudio. Modificado de López-Hernández, 2009., con base en
la carta .bill obtenida mediante el software Grass Gis.
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Columna litológica del pozo
EAC-1 propuesta por López-
Hernández, 2009
Descripción petrográfica mediante secciones delgadas
Profundidad (m) Descripción petrográfica Fotografía
100-103
Ignimbrita. Incolora a gris,
matriz Afanítica
Microcristalina con textura
Piroclastica y con formas
de los minerales Anedrales
y Subedrales. Presencia de
anfíbol, cuarzo,
hornblenda, calcita como
mineral secundario y
minerales opacos de
esfalerita y pirita.
Ambas con 10X
300-303
Ignimbrita. Incolora a gris,
matriz Afanítica
Microcristalina con textura
Piroclastica. Presencia de
minerales de anfíbol,
plagioclasas, orto y clino
Piroxenos, hornblenda,
cuarzo y minerales opacos
de esfalerita.
5X
10X
1500
Dique aplitico. Incolora a
gris, textura aplitica,
minerales de cuarzo,
plagioclasas, Piroxenos,
anfíbol y esfalerita.
Resultado de la
cristalización de los
últimos fluidos.
5X
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1814-1816
Granito de hornblenda.
Incolora a gris, textura
xenomórfica Equigranular,
minerales de cuarzo,
plagioclasas, biotitas,
clorita y epidota como
minerales secundarios y
pirita.
5X
Tabla 1. Descripción petrográfica del pozo EAC-1
Durante la práctica de campo pudimos observar y corroborar claramente lo que mencionan
diversos autores acerca de las alteraciones presentes en el área, así como las estructuras
mencionadas anteriormente. Con la siguiente serie de fotografías se muestran evidencias de las
mismas.
Fig. 7. Contacto litológico. En la parte superior se observan los depósitos aluviales con distintos
tamaños de clastos con matriz de arena. En la parte inferior se observa una toba consolidada.
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Fig. 8. Caolín con presencia de vidrio volcánico.
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Fig. 9. Contacto litológico entre riolita ignimbrítica y toba totalmente intemperizada.
Fig. 10. Se observa claramente la presencia de alteración argílica seguida de una oxidación afectada por intemperismo, misma que por causa de las precipitaciones llegan a la laguna.
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Derivado del trabajo que se hizo en el taller de separación de minerales y molienda se
obtuvieron un total de 150 muestras de granulometría muy finas, las cuales son de gran importancia
para dar el salto al análisis mediante los disparos de fluorescencia de rayos X con el equipo de
Niton de Thermo Scientific, donde se obtuvieron en ppm la cantidad de elementos presentes en
cada una de las muestras analizadas.
Discusión y conclusiones
El área propuesta por la CFE mediante los pozos perforados EAC-1 y EAC-2 se caracteriza
por ser el único campo geotérmico en México que presenta manifestaciones termales muy
peculiares, ya que carece de termalismo evidente. La manifestación con mayor temperatura tiene
apenas 49°C y se ubica a unos 18 km al SE de Los Azufres-El Potrero y La Alcaparroza (Rocha-
López et al., 2006), fue formada por la acumulación de productos relacionados con la evolución de
dos calderas, la de Tulancingo y la de Acoculco. López-Hernández, (2009) considera que el sistema
hidrotermal de la caldera de Acoculco aún está activo. Sin embargo, la descarga de fluidos calientes
Fig. 11. Laguna “Cruz Colorada” donde se realizó la recolección de muestras aproximadamente
cada 50m. La línea punteada indica su límite aproximado.
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en superficie es prácticamente nula, y sólo se presenta en la forma de emanación de gases fríos, de
origen magmático, a través de angostas fisuras en el centro del complejo. Lo anterior indica que
seguramente existe una capa sello casi perfecta.
Se observó en campo que existen zonas muy alteradas alrededor de los pozos antes
mencionados, alteraciones tipo argílica, argílica avanzada, silicificación, propilitica, etc., infiriendo
que existe una fuente de calor cercana a la zona, la cual junto con el intemperismo del lugar propicia
las condiciones necesarias para dar lugar a las alteraciones encontradas, hecho que no está lo
suficientemente bien descrito en la bibliografía consultada, así mismo se modificó la forma en la
cual están plasmadas algunas estructuras como fallas y calderas en los mapas.
En un futuro y con demás estudios e investigaciones el área de Acoculco, Puebla, llegue a
ser un campo geotérmico con gran potencial beneficiando a gran parte de las comunidades cercanas
en cuanto a energía eléctrica, mejores carreteras y trabajo.
Agradecimientos
Agradecemos a la Universidad Autónoma de Guerrero, nuestra universidad, por darnos la
oportunidad de conocer nuevas fronteras en pro de la investigación. Al programa de la Academia
Mexicana de Ciencias por aceptar mi solicitud de verano. Al Dr. Eduardo González Partida, por
aceptar mi petición de formar parte de su equipo de investigación, al encargado del Laboratorio de
Yacimientos Minerales del Centro de Geociencias, el Ingeniero Geólogo Erik Hugo Díaz Carreño
por su gran apoyo incondicional para llevar a cabo este proyecto, por su paciencia y horas de trabajo
extra, a mis demás compañeros de verano y a todos los que formaron parte de esta gran experiencia.
¡Gracias!
Referencias
De la Cruz, M.V. y Castillo-Hernández, D., 1986. Estudio geológico de la zona geotérmica de la
caldera de Acoculco, Puebla. CFE-GPG reporte interno 36/86, 23 pp.
Gama, V.R., Martínez, E.I. y Cedillo, R.F, 1995. Informe geológico del pozo EAC-1. CFEGPG
reporte interno RG/HU/02/95, 26 pp.
García-Palomo, A., Macías, J.L., Tolson, G., Valdez, G., Mora, J.C., 2002. Volcanic stratigraphy
and geologic evolution of the Apan region, east-central sector of the Trans-Mexican
volcanic Belt. Geofísica Internacional 41, 133-150.
Hiriart Le Bert, G., 2011. Evaluación de la energía geotérmica en México. IDB.
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Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016
IDAE, 2008. Manual de geotermia. Madrid, España.
López-Hernández, A., 2009. Evolución volcánica del complejo Tulancingo-Acoculco y su sistema
hidrotermal, estados de Hidalgo y Puebla, México. Tesis para obtener el grado de doctor en
ciencias de la tierra, UNAM.
Rocha-López, S., E. Jiménez-Salgado y H. Palma-Guzmán, 2006. Propuesta para dos pozos
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Romero, R.F., Hernández, V.I., 1981. Evaluación preliminar de zonas de interés geotérmico
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Viggiano-Guerra, J.C., Flores-Armenta, M., Ramírez-Silva, G.R., 2011. Evolución del sistema
geotérmico de Acoculco, Pue., México: un estudio con base en estudios petrográficos del
pozo EAC-2 y en otras consideraciones. Revista geotérmica, Vol. 24, No. 1, Enero-Junio.